La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

C.E.A.D.3.1 CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI E DIGITALI LEZIONE N° 3 (3 ore) Segnale analogico, Segnale campionatoSegnale analogico, Segnale campionato Segnale.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "C.E.A.D.3.1 CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI E DIGITALI LEZIONE N° 3 (3 ore) Segnale analogico, Segnale campionatoSegnale analogico, Segnale campionato Segnale."— Transcript della presentazione:

1 C.E.A.D.3.1 CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI E DIGITALI LEZIONE N° 3 (3 ore) Segnale analogico, Segnale campionatoSegnale analogico, Segnale campionato Segnale numerico, Segnale digitaleSegnale numerico, Segnale digitale Conversione A to D e D to AConversione A to D e D to A Classificazione dei Sistemi ElettroniciClassificazione dei Sistemi Elettronici Effetti dei disturbi e rumore, DistorsioniEffetti dei disturbi e rumore, Distorsioni Frequenze tipiche dei segnali elettroniciFrequenze tipiche dei segnali elettronici Definizione di “PROGETTO”Definizione di “PROGETTO” Livelli di astrazioneLivelli di astrazione Sintesi e AnalisiSintesi e Analisi Strumenti CADStrumenti CAD

2 C.E.A.D.3.2 Richiami Definizione di SISTEMA ELETTRONICODefinizione di SISTEMA ELETTRONICO TrasduttoriTrasduttori AMPLIFICATOREAMPLIFICATORE Equilibrio energetico in un amplificatoreEquilibrio energetico in un amplificatore Breve storia dell’ElettronicaBreve storia dell’Elettronica Espansione di un Sistema ElettronicoEspansione di un Sistema Elettronico Blocchi base costituenti un Elaboratore ElettronicoBlocchi base costituenti un Elaboratore Elettronico Sistemi di elaborazione numericaSistemi di elaborazione numerica

3 C.E.A.D.3.3 Segnale analogico Un segnale analogico ha un’ampiezza che varia in maniera continua nel tempoUn segnale analogico ha un’ampiezza che varia in maniera continua nel tempo Ampiezza t

4 C.E.A.D.3.4 Segnale campionato Viene “congelato” il valore che il segnale analogico assume a intervalli regolari di tempoViene “congelato” il valore che il segnale analogico assume a intervalli regolari di tempo Ampiezza t TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC

5 C.E.A.D.3.5 Segnale numerico 1 Viene assegnato al segnale campionato il valore numerico relativo all’intervallo di appartenenzaViene assegnato al segnale campionato il valore numerico relativo all’intervallo di appartenenza Ampiezza t TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC

6 C.E.A.D.3.6 Segnale numerico 2 Al segnale quantizzato si può associare il valore numerico “codificato”Al segnale quantizzato si può associare il valore numerico “codificato” Ampiezza t TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC

7 C.E.A.D.3.7 Segnale Digitale Particolare segnale numerico che può assumere solo due valori “0” e “1”Particolare segnale numerico che può assumere solo due valori “0” e “1” –Al valore “0” si associa, per esempio, 0 V –Al valore “1” si associa, per esempio, 5 V 0 1 TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS

8 C.E.A.D.3.8 Errore di Quantizzazione Il segnale “Numerico” può assumere solo un numero finito di valoriIl segnale “Numerico” può assumere solo un numero finito di valori –Discretizzazione Il segnale Analogico può variare con continuitàIl segnale Analogico può variare con continuità Il segnale numerico rappresenta il segnale analogico solo in certi istanti, in altri istanti si commette un erroreIl segnale numerico rappresenta il segnale analogico solo in certi istanti, in altri istanti si commette un errore ERRORE DI QUANTIZZAZIONEERRORE DI QUANTIZZAZIONE Conversione di una rampa in una gradinataConversione di una rampa in una gradinata

9 C.E.A.D.3.9 Caratteristica di trasferimento Grafico della grandezza d’uscita in funzione della grandezza d’ingressoGrafico della grandezza d’uscita in funzione della grandezza d’ingresso Esempio rampa lineareEsempio rampa lineare VIVI VUVU VUVU AMP = 1 VIVI VUVU A / N VIVI VUVU

10 C.E.A.D.3.10 Grafico dell’Errore di Quantizzazione Errore di QuantizzazioneErrore di Quantizzazione –Differenza, in un determinato istante, fra il valore del segnale analogico e valore del segnale numerico VIVI VUVU VUVU Errore di quantizzazione VIVI

11 C.E.A.D.3.11 Minimizzazione dell’ERRORE Scegliendo il valore di commutazione in corrispondenza n+0.5 si ha il modulo dell’errore al massimo è pari a 0.5Scegliendo il valore di commutazione in corrispondenza n+0.5 si ha il modulo dell’errore al massimo è pari a Errore di quantizzazione VIVI VUVU VUVU

12 C.E.A.D.3.12 Riepilogo Segnale analogicoSegnale analogico –Un segnale analogico ha un’ampiezza che varia in maniera continua nel tempo Segnale campionatoSegnale campionato –Viene “congelato” il valore che il segnale analogico assume a intervalli regolari di tempo Segnale numerico 1Segnale numerico 1 –Viene assegnato al segnale campionato il valore numerico relativo all’intervallo di appartenenza Segnale numerico 2Segnale numerico 2 –Al segnale quantizzato si può associare il valore numerico “codificato” Segnale DigitaleSegnale Digitale –Particolare segnale numerico che può assumere solo due valori “0” e “1” »Al valore “0” si associa, per esempio, 0 V »Al valore “1” si associa, per esempio, 5 V

13 C.E.A.D.3.13 Codifica Un valore numerico può essere codificato in un numero N di segnali digitaliUn valore numerico può essere codificato in un numero N di segnali digitali Valore Numerico ABC

14 C.E.A.D.3.14 Convertitori A/D Convertitore A/DConvertitore A/D segnale analogico  segnale digitale codificatosegnale analogico  segnale digitale codificato Convertitore D/AConvertitore D/A segnale digitale codificato  segnale analogicosegnale digitale codificato  segnale analogico A / D 4Vin A C B D / A 4 Vout A C B 1 0 1

15 C.E.A.D.3.15 Tipi di segnali IngressiIngressi –Natura dei sensori In larga parte forniscono segnali analogiciIn larga parte forniscono segnali analogici –Variazione di tensione, corrente –Variazione di resistenza, capacità, induttanza, …. Segnali digitali di raggiunta posizioniSegnali digitali di raggiunta posizioni UsciteUscite –Natura dell’attuatore Segnali analogiciSegnali analogici –a frequenza variabile –ampiezza variabile Segnali “ON” – “OFF” DigitaliSegnali “ON” – “OFF” Digitali

16 C.E.A.D.3.16 Tipi di Elaborazione Elaborazioni lineariElaborazioni lineari –Amplificazione –Somma di segnali –Differenza di segnali –Integrazione, derivazione –Filtraggio Elaborazioni non lineari (Numeriche)Elaborazioni non lineari (Numeriche) –Conteggio di impulsi –temporizzazione –Prodotto, divisione, medie pesate … Generazione di segnali sinusoidali, etc.Generazione di segnali sinusoidali, etc.

17 C.E.A.D.3.17 Classificazione in funzione delle Applicazioni Sistemi Elettronici per l’AutomobileSistemi Elettronici per l’Automobile Sistemi Elettronici per le TelecomunicazioniSistemi Elettronici per le Telecomunicazioni Sistemi Elettronici per il ConsumerSistemi Elettronici per il Consumer Sistemi Elettronici per per i processi IndustrialiSistemi Elettronici per per i processi Industriali Sistemi Elettronici per per l’automazioneSistemi Elettronici per per l’automazione Sistemi Elettronici per la MedicinaSistemi Elettronici per la Medicina Sistemi Elettronici per l’Elaborazione (Office)Sistemi Elettronici per l’Elaborazione (Office)

18 C.E.A.D.3.18 Classificazione in funzione del tipo di ELABORAZIONE Sistemi Elettronici ANALOGICISistemi Elettronici ANALOGICI –Amplificazione –Interfaccia d’ingresso e d’uscita scopo: processare e trasferire l’informazione fornita da un ingresso analogico con la minima DISTORSIONEscopo: processare e trasferire l’informazione fornita da un ingresso analogico con la minima DISTORSIONE Sistemi Elettronici DIGITALISistemi Elettronici DIGITALI –Utilizza i dispositivi elettronici come interruttori –I segnali d’ingresso e d’uscita sono impulsivi Scopo: processare e trasferire l’informazione fornita da un ingresso digitale con il minimo errore e la massima velocitàScopo: processare e trasferire l’informazione fornita da un ingresso digitale con il minimo errore e la massima velocità Sistemi Elettronici di POTENZASistemi Elettronici di POTENZA –Controllo e conversione dell’energia elettrica

19 C.E.A.D.3.19 Rumore nei Sistemi Analogici DEFINIZIONEDEFINIZIONE Segnale estraneo dovuto a:Segnale estraneo dovuto a: –Agitazione termica degli elettroni in resistenze –Accoppiamento induttivo o capacitivo con segnali di altri sistemi Il rumore si somma direttamente al segnale analogico e quindi lo deterioraIl rumore si somma direttamente al segnale analogico e quindi lo deteriora Il rumore viene amplificato insieme al segnaleIl rumore viene amplificato insieme al segnale v t

20 C.E.A.D.3.20 Rumore nei Sistemi Digitali Il rumore si somma direttamente al segnale digitale e quindi lo deterioraIl rumore si somma direttamente al segnale digitale e quindi lo deteriora È possibile ricostruire il segnale definendo gli intervalli entro i quali si attribuisce il valore alto e il valore bassoÈ possibile ricostruire il segnale definendo gli intervalli entro i quali si attribuisce il valore alto e il valore basso 0V > basso > 2 V ; 3 V > alto > 50V > basso > 2 V ; 3 V > alto > 5 v t v t

21 C.E.A.D.3.21 Distorsioni In un sistema lineare la grandezza di uscita deve essere una replica fedele dell’ingressoIn un sistema lineare la grandezza di uscita deve essere una replica fedele dell’ingresso –Se l’ingresso è sinusoidale l’uscita deve essere sinusoidale con la stessa frequenza AMP VUVU VIVI

22 C.E.A.D.3.22 Distorsioni 1 Errore di cimatura (Clipping)Errore di cimatura (Clipping)

23 C.E.A.D.3.23 Distorsioni 2 Errore di attraversamento (Crossover)Errore di attraversamento (Crossover)

24 C.E.A.D.3.24 Distorsioni 3 Distorsione armonicaDistorsione armonica

25 C.E.A.D.3.25 Tipi di segnali Il modo di realizzare un sistema elettronico dipende dalle frequenze proprie dei segnaliIl modo di realizzare un sistema elettronico dipende dalle frequenze proprie dei segnali –Sistemi per bassa frequenza –Sistemi per radio frequenze –Sistemi per onde millimetriche

26 C.E.A.D.3.26 Frequenze tipiche di alcuni segnali Segnali sismici1 ÷ 200 HzSegnali sismici1 ÷ 200 Hz Elettrocardiogramma0.05 ÷ 100 HzElettrocardiogramma0.05 ÷ 100 Hz Segnali audio20 Hz ÷ 15 kHzSegnali audio20 Hz ÷ 15 kHz Segnali video 50 Hz ÷ 4,2 MHzSegnali video 50 Hz ÷ 4,2 MHz Segnali radio AM 540 ÷ 1600 kHzSegnali radio AM 540 ÷ 1600 kHz Segnali radio FM 88 ÷ 106 MHzSegnali radio FM 88 ÷ 106 MHz Video VHF 54 ÷ 60 MHzVideo VHF 54 ÷ 60 MHz Video UHF 470 ÷ 806 MHzVideo UHF 470 ÷ 806 MHz Telefonia cellulare ÷ MHzTelefonia cellulare ÷ MHz Video satellitare 3.7 ÷ 4.2 GHzVideo satellitare 3.7 ÷ 4.2 GHz Comunicazioni a microonde1 ÷ 50 GHzComunicazioni a microonde1 ÷ 50 GHz

27 C.E.A.D.3.27 Cosa vuol dire progettare 1 Il progetto ingegneristico è il procedimento di concepire un sistema, un componente; ovvero il procedimento per raggiungere gli scopi desiderati.Il progetto ingegneristico è il procedimento di concepire un sistema, un componente; ovvero il procedimento per raggiungere gli scopi desiderati. È un processo di scelta di decisioni (spesso iterativo), in cui si applicano sia le scienze di base che quelle ingegneristiche, per trasformare le risorse in modo ottimale per raggiungere un predeterminato obiettivo.È un processo di scelta di decisioni (spesso iterativo), in cui si applicano sia le scienze di base che quelle ingegneristiche, per trasformare le risorse in modo ottimale per raggiungere un predeterminato obiettivo. Tra gli elementi fondamentali del processo di progetto ci sono lo stabilire gli obiettivi ed i criteri, la sintesi, l’analisi, la costruzione, il collaudo e la verifica.Tra gli elementi fondamentali del processo di progetto ci sono lo stabilire gli obiettivi ed i criteri, la sintesi, l’analisi, la costruzione, il collaudo e la verifica.

28 C.E.A.D.3.28 Cosa vuol dire progettare 2 Il curriculum formativo di un progettista deve includere la maggior parte delle seguenti componenti:lo sviluppo della creatività, l’uso di problemi espandibili, lo sviluppo e l’uso delle teorie e delle metodologie di progetto, la formulazione dei passi e delle specifiche di progetto, la valutazione di soluzioni alternative, considerazioni sulla fattibilità, conoscenza dei processi produttivi, la progettazione concorrente e la descrizione dettagliata dei sistemi.Il curriculum formativo di un progettista deve includere la maggior parte delle seguenti componenti:lo sviluppo della creatività, l’uso di problemi espandibili, lo sviluppo e l’uso delle teorie e delle metodologie di progetto, la formulazione dei passi e delle specifiche di progetto, la valutazione di soluzioni alternative, considerazioni sulla fattibilità, conoscenza dei processi produttivi, la progettazione concorrente e la descrizione dettagliata dei sistemi. Inoltre, è essenziale tenere presenti un insieme di vincoli quali: fattori economici, sicurezza, affidabilità, estetica, etica e impatto sociale.Inoltre, è essenziale tenere presenti un insieme di vincoli quali: fattori economici, sicurezza, affidabilità, estetica, etica e impatto sociale. –ABET Accreditation Board for Engineering and Technology

29 C.E.A.D.3.29 Progetto a livello di sistema 1.Descrizione generale del prodotto 2.Definizione delle specifiche 3.Diagramma a blocchi 4.Definizione delle specifiche dei blocchi 5.Sintesi dei blocchi 6.Integrazione dell’intero sistema 7.Simulazione e modellizzazione 8.Realizzazione del prototipo 9.Collaudo e verifica

30 C.E.A.D.3.30 Diagramma di flusso Confronto Specifiche Confronto Descrizione del prodotto Collaudo Diagramma a Blocchi Specifiche dei Blocchi Sintesi dei Blocchi Integrazione Sistema Simulazione Prototipo Specifiche

31 C.E.A.D.3.31 Progetto a livello di Circuito 1.Studio del progetto 2.Definizione degli obiettivi (requisiti) 3.Strategia di progetto (blocchi funzionali) 4.Topologia circuitale 5.Scelta dei dispositivi e valori dei componenti 6.Stima delle prestazioni 7.Simulazione circuitale 8.Stima dei costi, pianificazione 9.Realizzazione prototipo e collaudo

32 C.E.A.D.3.32 Diagramma di flusso Confronto Specifiche Confronto Studio del progetto Prototipo e Collaudo Diagramma a Blocchi Topologia circuiti Scelta componenti Stima delle prestazioni Simulazione Costi e pianificazione Obiettivi => Specifiche

33 C.E.A.D.3.33 Livelli di astrazione Confronto Specifiche Confronto Studio del progetto Prototipo e Collaudo Diagramma a Blocchi Topologia circuiti Scelta componenti Stima delle prestazioni Simulazione Costi e pianificazione Obiettivi => Specifiche Comportamentalre Funzionale Circuitale Testing

34 C.E.A.D.3.34 Sintesi - Analisi Confronto Specifiche Confronto Studio del progetto Prototipo e Collaudo Diagramma a Blocchi Topologia circuiti Scelta componenti Stima delle prestazioni Simulazione Costi e pianificazione Obiettivi => Specifiche SINTESI TOP BOTTOM UP ANALISI DOWN

35 C.E.A.D.3.35 CAD Computer Aid DesignComputer Aid Design Simulazione a livello comportamentaleSimulazione a livello comportamentale Partizione Hardware – SoftwarePartizione Hardware – Software Simulazione logicaSimulazione logica Stima delle prestazioni (modelli semplificati)Stima delle prestazioni (modelli semplificati) Simulazione circuitale (modelli realistici)Simulazione circuitale (modelli realistici) Verifica prestazioniVerifica prestazioni Generazione Test patternGenerazione Test pattern

36 C.E.A.D.3.36 Conclusioni Segnale analogico, Segnale campionatoSegnale analogico, Segnale campionato Segnale numerico, Segnale digitaleSegnale numerico, Segnale digitale Conversione A to D e D to AConversione A to D e D to A Classificazione dei Sistemi ElettroniciClassificazione dei Sistemi Elettronici Effetti dei disturbi e rumore, DistorsioniEffetti dei disturbi e rumore, Distorsioni Frequenze tipiche dei segnali elettroniciFrequenze tipiche dei segnali elettronici Definizione di “PROGETTO”Definizione di “PROGETTO” Livelli di astrazioneLivelli di astrazione Sintesi e AnalisiSintesi e Analisi Strumenti CADStrumenti CAD


Scaricare ppt "C.E.A.D.3.1 CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI E DIGITALI LEZIONE N° 3 (3 ore) Segnale analogico, Segnale campionatoSegnale analogico, Segnale campionato Segnale."

Presentazioni simili


Annunci Google